混合焊料合金粉末的高可靠性无铅焊膏的制作方法

背景技术：

1、电子组件处理产生的铅(pb)被认为对环境和人类健康有害。越来越多的法规禁止在电子互连和电子封装行业中使用铅基焊料。欧盟于2006年7月实施的《危害物质限用指令》(the restriction of hazardous substances(rohs)directive)(rohs)已导致用无铅焊料合金代替铅焊料合金。snagcu(“sac”)焊料合金，诸如sn3.0ag0.5cu(sac305)和sn3.8ag0.7cu(sac387)，已成为广泛应用于便携式设备的主流无铅焊料。这些焊料通常工作温度为125℃及以下，广泛应用于计算、便携式和/或移动电子设备。新兴的汽车电子设备要求引擎盖下使用的装置的工作温度高达150℃。低于125℃的工作温度仍然倚靠舱室装置，但期望比主流sac305更长的工作寿命。

2、对于这种恶劣的电子环境，传统的二元或三元无铅富锡焊料合金并不能可靠地存在。电子设备的工作温度越高，由焊料合金形成的焊点的微观结构越快地变粗糙和退化。高可靠性无铅富锡焊料合金的最新发展表明，sb在改善恶劣热循环或热冲击条件下焊点的抗热疲劳性方面起着关键作用。在这种合金中，可以将5.0wt％至9.0wt％的sb进行合金化，以优化细小snsb金属间化合物(imc)颗粒的体积分数，并平衡了由焊料合金形成的焊点的强度和延展性。

技术实现思路

1、本公开内容的一些实施方案涉及一种焊膏，其包括两种或多种金属焊料粉末和助焊剂，其中焊料粉末中的一种具有比另一种更低的熔点，其与传统snagcu焊料合金的熔点相当或比其略低，并且由于添加sb，另一种焊料粉末可以具有与传统snagcu焊料合金相当或比其略高的熔点。焊膏可以降低峰值回流温度，扩大工艺窗口，减少空隙，和/或保持相当的可靠性，或者甚至提高高可靠性单一粉末对应焊膏的可靠性。

2、在一个实施方式中，焊膏基本由以下组成：10wt％至90wt％的第一焊料合金粉末，该第一焊料合金粉末由sn-sb合金、sn-ag-cu-sb合金、sn-ag-cu-sb-in合金、sn-ag-cu-sb-bi合金或sn-ag-cu-sb-bi-in合金组成；10wt％至90wt％的第二焊料合金粉末，该第二焊料合金粉末由sn-ag-cu合金或sn-ag-cu-bi合金组成，并且第二焊料合金粉末具有比第一焊料合金粉末更低的固相线温度；以及助焊剂。

3、在一些实施方案中，焊膏基本由40wt％至90wt％的第一焊料合金粉末、10wt％至60wt％的第二焊料合金粉末和助焊剂组成。

4、在一些实施方案中，第一焊料合金粉末的固相线温度为210℃至245℃；第二焊料合金粉末的固相线温度为200℃至217℃。

5、在一些实施方案中，第一焊料合金粉末为：2-10wt％的sb；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；3.5-6.5wt％的sb；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；3.5-6.5wt％的sb；0.2-7.0wt％的bi；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；3.0-6.5wt％的sb；0.2-7.0wt％的bi；0.1-3.5wt％的in；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；9-15wt％的sb；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；或者1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；9-15wt％的sb；0.1-3.5wt％的in；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn。

6、在一些实施方案中，第一焊料粉末为1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；9-15wt％的sb；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn；或者1.5-4.0wt％的ag；0.5-1.2wt％的cu；9-15wt％的sb；0.1-3.5wt％的in；任选地，0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn；以及余量的sn。

7、在一些实施方案中，第二焊料合金粉末为：1.5-4.0wt％的ag、0.5-1.2wt％的cu以及余量的sn；或者1.5-4.0wt％的ag、0.5-1.2wt％的cu、1.0-7.0wt％的bi以及余量的sn。

8、在一些实施方案中，第一焊料合金粉末包含0.001-3.0wt％的ni、co、mn、p或zn。

9、在一些实施方案中，第一焊料合金粉末是95sn-5sb、90.6sn3.2ag0.7cu5.5sb0.01ni、89.3sn3.8ag0.9cu5.5sb0.5in、89.7sn3.8ag1.2cu3.8sb1.5bi、89sn3.8ag0.7cu3.5sb0.5bi2.5in、86.7sn3.2ag0.7cu5.5sb3.2bi0.5in0.2ni、85.1sn3.2ag0.7cu11sb或84.6sn3.2ag0.7cu11sb0.5in。在一些实施方案中，第二焊料合金粉末是91.0sn2.5ag0.5cu6.0bi、93.5sn3.0ag0.5cu3.0bi、93.5sn3.0ag0.5cu6.0bi或96.5sn3.5ag0.5cu。

10、在一个实施方式中，方法包括：在两个部件之间施加焊膏以形成组件，焊膏基本由以下组成：10wt％至90wt％的第一焊料合金粉末，该第一焊料合金粉末由sn-sb合金、sn-ag-cu-sb合金、sn-ag-cu-sb-in合金、sn-ag-cu-sb-bi合金或sn-ag-cu-sb-bi-in合金组成；10wt％至90wt％的第二焊料合金粉末，该第二焊料合金粉末由sn-ag-cu合金或sn-ag-cu-bi合金组成，并且第二合金具有比第一合金低的固相线温度；以及助焊剂；并且回流焊接所述组件以由所述焊膏形成焊点。

11、在一些实施方案中，回流焊接所述组件以形成焊点包括：在低于由第一焊料合金粉末和助焊剂组成的焊膏形成焊点所需的峰值温度下回流焊接所述组件。例如，虽然可以在低于245℃(例如，约240℃)的温度下回流焊接包括混合焊料合金粉末和助焊剂的焊膏，但是由由第一焊料合金粉末和助焊剂组成的焊膏形成焊点所需的峰值温度可能高于245℃，高于250℃，高于255℃，或者甚至更高。在一些实施方案中，组件在低于245℃的峰值温度下回流焊接。在一些实施方案中，组件在约240℃至低于245℃的峰值温度下回流焊接。在一些实施方案中，组件在约240℃或更低的峰值温度下回流焊接。在一些实施方案中，组件在约235℃至约240℃的峰值温度下回流焊接。

12、在一个实施方式中，焊点是通过一种方法形成，该方法包括：在两个部件之间施加焊膏以形成组件，焊膏基本由以下组成：10wt％至90wt％的第一焊料合金粉末，该第一焊料合金粉末由sn-sb合金、sn-ag-cu-sb合金、sn-ag-cu-sb-in合金、sn-ag-cu-sb-bi合金或sn-ag-cu-sb-bi-in合金组成；10wt％至90wt％的第二焊料合金粉末，该第二焊料合金粉末由sn-ag-cu合金或sn-ag-cu-bi合金组成，第二合金具有比第一合金更低的固相线温度；以及助焊剂；回流焊接所述组件以由焊膏形成焊点。

13、结合附图，通过以下详细说明，所公开技术的其他特征和方面将变得显而易见，附图通过实例的方式说明了根据所公开技术的实施方式的特征。
技术实现要素：
并非旨在限制本文所述的任何发明的范围，范围由权利要求及其等效形式限定。

14、应理解的是，上述概念的所有组合(只要这些概念不相互矛盾)均构成本文所公开的发明主题的一部分。特别地，本公开内容末尾出现的所要求保护的主题的所有组合均被认为是本文所公开的发明主题的一部分。